高速公路上跨城際鐵路橋梁設計

陳海龍

隨著我國經濟的持續穩定增長，城市化進程加快，交通運輸行業也有了良好的發展機遇。城際鐵路作為主要的交通要道，在促進整個城市發展中發揮了重要作用。近年來，城際鐵路橋梁設計成為城市發展規劃中的重要項目。本文就高速公路上跨城際鐵路橋梁設計展開論述，介紹項目概況，并從荷載設計、梁部設計、下部結構設計等多方面進行具體設計，闡述施工要點，進一步提高設計質量。

高速公路與鐵路是重要的交通要道，隨著運輸規模的不斷擴大，相關部門對道路運輸提出了更高的要求，主張實現公路與鐵路的有效銜接，最為常用的方法為搭建橋梁，為了保證車輛順利通行，要根據實際情況設計橋梁，包括荷載設計、梁部設計、下部結構設計等多個重要內容，在施工過程中要嚴格按照設計要求進行，并做好施工現場管理，加快施工進度。

一、工程概況

某高速公路跨城際建鐵路橋梁，公路與鐵路的夾角為118°，鐵路之間的距離為5m，設計過程中還要嚴格按照鐵路設計的相關標準，明確鐵路運輸工具的運輸速度，本次設計中將速度設計為250km/h。接下來闡述所有設計橋梁的結構特征與實際建設條件。本次選取地段橋梁類型為普通簡支橋梁，上下結構存在明顯差異，由于橋梁結構與普通道路不同，為了符合橋梁的外部特征，原有設計中橋梁上部結構所應用的梁為箱形的，下部則為花瓶薄壁墩，樁基礎為群樁。從建設情況來看，該橋梁橋墩臺建設以及其他基礎項目均已完成，梁也已經架設完畢。

接下來分析公路橋與梁的建設情況，該公路橋連接箱梁材質為混凝土，且該混凝土區別于普通混凝土，為預應力混凝土。從橋孔來看，孔為斜交式，跨度為（46+56+46）m，該橋橋墩為常用的雙圓柱形，且為灌注樁基礎。從梁建設情況來看，為了提高梁部承載力，梁采用現澆方式，在實際施工過程中還要進一步加強對梁結構的保護，利用鋼管柱搭建防護棚。在實際建設過程中，要合理控制建設時間，一般情況下施工單位要與鐵路局取得聯系，施工時間與鐵路開通時間錯開，盡量在鐵路開通前完成施工。

二、高速公路上跨城際鐵路橋梁具體設計

1.荷載設計

首先要明確整個橋梁結構自身的負重，該橋梁自重系數為1.05，主要包括兩個部分，即橋梁本身重量以及二期恒重承載力。二期恒重承載力主要包括三個部分，即橋面鋪裝材料與周邊的防護結構和防落網。橋面鋪裝材料主要有兩層，一個是底部的混凝土層，該層厚度為80mm，一個為表面的瀝青混凝土層，厚度為100mm。荷載設計過程中，還要考慮預加力的影響，預加力并不是一成不變的數值，預加力設計要考慮四個因素的影響，第一，混凝土自身性質的影響，由于混凝土材料有一定的收縮性，一般情況下混凝土材料收縮徐變會維持十年左右，為了保持混凝土材料性質穩定，還要保持周圍環境的溫濕度，常溫狀態下混凝土材料在環境濕度為80%的情況下性質比較穩定。從該材質的抗壓情況來看，一般情況下28d 抗壓強度為50MPa。第二，沉降作用的影響，沉降也是荷載設計過程中需要重點考慮的問題，一般情況下最大值不超過5mm，一旦超過這個值，整個橋梁結構穩定性將會受到影響，承載力也會變弱。第三，外力作用影響，跨城際鐵路橋梁的主要作用運用為方便交通，主要的運輸工具為汽車，因此在設計過程中要考慮汽車的影響，汽車荷載有專門的計算公式，在一級公路上荷載系數為1.3，設計的橋梁為雙向橋梁，其車道應為雙向4 車道。最后，要考慮溫度的影響，溫度變化值一般在25°左右，升溫降溫幅度相同。

2.梁部設計

梁部設計要遵循鐵路管理的相關設計標準，在結構設計方面，首選整體箱梁。為了提升梁部承載力，在設計過程中應用單箱雙室等截面連續梁，該梁連接性比較高，不容易變形，在材料選擇過程中，要嚴格控制其規格，就拿厚度來說，底板跟頂板厚度要有區別，一般情況下，底板厚度要低于頂板厚度，分別為250mm、280mm，此外，還要適當增加腹板厚度，控制在500mm。箱梁的長寬也要符合實際要求，頂要比底部寬，分別為14260mm、9270mm。此外，還要設計預應力，腹板束與頂底板束型號不同，前者為15.24-17 的鋼絞線，后者為15.24-15的鋼絞線，鋼絞線內徑相同，均為90mm，材質均為金屬材料，同為波紋管。此外，還要設計鋼絞線錨下預應力，一般控制在1396MPa。為了進一步提高梁的設計合理性，還要對其結構進行相關計算，用到的軟件為橋梁博士，建立相應的模型，設計過程中建立三個模型，單元有156 個，節點為157 個，根據實際施工條件分析梁結構。

3.下部結構設計

下部結構設計也是高速公路上跨城際鐵路橋梁設計的一個重要部分，在實際設計過程中，要著重這個部分的設計。首先，要合理設計跨鐵路橋墩，一般情況下橋墩與普通橋梁相同，均為雙圓柱式墩，樁基礎也為單排灌注樁，而且還要選擇墩柱與樁規格，兩者直徑分別為1.8m、2m。對于下坡端的橋墩，與梁要有一定銜接，一般采用固結，墩高為13.2m。借助軟件科學計算其最大或者最小軸力，用到的軟件為“橋梁通”，計算后與相關設計標準值進行對比，看其是否符合施工規范。

4.防護棚設計

防護棚主要對整個橋梁結構起保護作用，鐵路梁架設完成后才能進行公路橋施工，在此過程中要注重對整個橋梁結構的保護，這時候就需要安裝防護棚，能夠進一步降低橋梁被破壞的幾率。建立的防護棚要有一定的支撐力，為了保持其結構穩定，使用的材料為鋼管柱，將其建成貝雷梁形式，型號為單層單排不加強型，其跨度也比較大，本次設計的跨度為12000mm。此外，鋼管柱的規格也有嚴格標準，直徑與壁厚分別為630mm、10mm。且鋼管柱要有一定的壓應力，一般為79.14MPa，其抗壓強度設計為204MPa，外徑與厚度比值為43.1，經測試，其穩定性良好。

5.城際鐵路設計

（1）界線設計

一般情況下，高速鐵路凈高有嚴格限制，本次設計高速鐵路凈高為7.25m，滿足實際設計條件，且鐵路接觸網與外圍1m 內無接觸物，也滿足相關的設計要求。

（2）防撞墻、落物等監測設計

防撞墻設計過程中要遵循相應的設計規范，形式為雙SS 級，高度為1100mm，且外圍安裝護欄，其寬度為500mm，兩層護欄之間有一定間隔，距離為1000mm。為了進一步提高防護水平，在外圍護欄頂部還要增設防護網，其高度為1400mm，全體防落設施高度為2500mm。相關設計中明確規定，防護網的網眼不能大于25mm2，避免高空物體墜落。此外，還要完善監控系統設計，實施全天自動化監測，可在墻外安裝異物監測系統，根據防護網與墻體高度選擇監控設備的安裝位置。

（3）隔離設計

在施工過程中，如果未進行隔離設計容易有安全隱患，特別是高空墜物，在實際設計過程中要完善隔離設計，著重優化中央隔離帶設計，可在鐵路橋孔中央分割帶實施封閉設計，兩個橋體治療可用混凝土材質制成的蓋板將孔堵住。

三、高速公路上跨城際鐵路橋梁施工要點

1.鉆機位置安排

施工過程中，鉆機是常用設備，但是如果鉆機位置不當容易產生安全隱患，一般情況下，要將其置于遠離鐵路的地方，極大程度上減少安全隱患。

2.檢查鋼筋籠吊裝

鋼筋籠吊裝過程中，要做好監督檢查工作，其吊裝段長度取決于鉆機與鐵路的位置關系，要根據工程的實際情況設計，控制吊裝段長度，能夠極大程度上減少施工過程中的安全隱患，為施工人員提供安全的施工環境。

3.提高接縫施工質量

接縫是施工的一個關鍵環節，特別是在濕接縫過程中，要格外注重防護工作，避免接縫過程中接縫材料掉落，進而影響整個鐵路運營。

4.人工與機械施工相配合

僅憑人工或者機械的方式是無法從根本上提高施工效率的，在實際施工過程中，要注重人工與機械施工相配合。如系梁開挖要按照自上到下的順序，機械挖掘配合人工操作，提高挖掘效率。如在基坑回填過程中，要先作用機械填充，后人工夯實，確保填充質量。

四、結語

近年來，隨著運輸行業的不斷發展，鐵路運營模式也發生了根本性變化。近年來，高速公路上跨城際鐵路橋梁建設成為道路設計的主要內容，在實際設計過程中，要著重分析建設條件，了解工程概況的基礎上完善各項設計，包括荷載設計、梁部設計、下部結構設計等，同時還要嚴格按照設計規范，減少施工過程中的安全隱患。